JP2987992B2 - スイッチング電源装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリモートコントロール
（以下リモコンと呼ぶ）受信回路を備えたＴＶ受像機に
好適なスイッチング電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リモコンを有するテレビジョン受像機
（ＴＶ）の主回路の電源とリモコン受信回路の電源とを
共通のスイッチングレギュレータで構成することは公知
である。この種の従来のスイッチングレギュレータにお
いては、トランスの１次巻線に直列にスイッチング素子
を接続し、トランスに第１及び第２の出力巻線を設け、
第１の出力巻線に第１の出力整流平滑回路を介して主回
路を接続し、第２の出力巻線に第２の出力整流整流平滑
回路を介してリモコン受信回路を接続する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、第１の出力
整流平滑回路から主回路（第１の負荷）が切り離され、
第２の出力整流平滑回路に軽負荷のリモコン受信回路
（第２の負荷）が接続された状態となると、スイッチン
グレギュレータは全体として軽負荷になり、トランスを
介して供給するエネルギーが少なくなるので、１次巻線
に直列に接続されたスイッチング素子のオン時間幅が短
くなり、安定した動作が困難になり、間欠発振が生じる
ことがある。間欠発振を防ぐために、定電圧制御回路に
おける基準値を変えて出力電圧を下げることが与えられ
るが、フィードバック制御を継続する限り、安定した動
作状態が得られない。

【０００４】そこで、本発明の目的は少なくとも２つの
レベルの出力電圧を容易且つ安定的に得ることができる
スイッチング電源装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、直流電源に接続されたトランスの１次巻線
と、第１及び第２の主端子と制御端子とを有し、前記第
１の端子が前記１次巻線を介して前記直流電源の一端に
接続され、前記第２の端子が前記直流電源の他端に接続
されたスイッチング素子と、前記トランスの２次巻線
と、前記２次巻線に接続された出力整流平滑回路と、前
記トランスの前記１次巻線及び前記２次巻線に電磁結合
され且つ前記スイッチング素子の前記制御素子と前記第
２の主端子との間に接続された３次巻線と、前記制御端
子と前記第２の主端子との間に接続された制御トランジ
スタと、前記制御トランジスタのコレクタ・ベース間に
順方向バイアスを与える電圧が得られるように前記３次
巻線に整流ダイオードを介して並列に接続されたコンデ
ンサと、前記制御トランジスタのベースと前記コンデン
サとの間に接続された制御素子と、前記出力整流平滑回
路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、基準電圧と前
記電圧検出回路の検出電圧との差に対応する誤差出力を
形成し、この誤差出力に基づいて前記制御素子を制御す
る電圧制御回路と、前記出力整流平滑回路の出力電圧を
低下させたい時に前記制御素子が前記電圧制御回路によ
る制御時よりも低い一定のインピーダンス値になるよう
に前記電圧制御回路又は前記制御素子を制御し且つ前記
電圧制御回路によるフィードバック制御を中断させる制
御回路とを備えていることを特徴とするスイッチング電
源装置に係わるものである。

【０００６】請求項２及び３に示すように、低い出力電
圧を得るための制御素子を電圧制御回路から独立させる
ことができる。

【０００７】請求項４に示すように第１及び第２の負荷
を有する場合において第１の負荷を切り離して出力電圧
を下げることに基づく第２の負荷の電圧の低下を防ぐた
めに、４次巻線と５次巻線とを設け、４次巻線の電圧に
５次巻線の電圧を加算して第２の負荷に供給することが
できる。

【０００８】請求項１、２、３及び４において、低い出
力電圧を得る時には、出力電圧のフィードバック制御が
中断され、開ループ制御になるので、スイッチング動作
が安定する。

【０００９】請求項４において、４次巻線の電圧に５次
巻線の電圧を加算すれば、第２の負荷の電圧低下を防ぐ
ことができる。

【００１０】

【第１の実施例】次に、図１を参照して本発明の第１の
実施例に係わるＴＶのスイッチング電源装置を説明す
る。直流電源１は交流電源端子に接続された整流平滑回
路から成る。この直流電源１の一方の端子２と他方の端
子（グランド端子）３との間にトランス４の１次巻線を
介してスイッチング素子としてのトランジスタ６が接続
されている。トランジスタ６はｎｐｎ型であって、コレ
クタが１次巻線５に接続され、エミッタがグランド端子
に接続されている。

【００１１】トランス４は１次巻線５の他に２次巻線
７、３次巻線８、４次巻線９及び５次巻線１０を有す
る。２次巻線７は第１の出力巻線として機能し、整流ダ
イオード１１と平滑コンデンサ１２とから成る第１の整
流平滑回路１３を介して出力端子１４、１５に接続され
ている。出力端子１４、１５間には内部電源スイッチ１
６を介してＴＶの主電源回路から成る主負荷１７が接続
されている。

【００１２】３次巻線８はトランジスタ６を正帰還駆動
するための駆動巻線として機能し、一端が抵抗１８を介
してトランジスタ６のベースに接続され、他端がエミッ
タに接続されている。

【００１３】４次巻線９は第２の出力巻線として機能
し、整流ダイオード１９と平滑コンデンサ２０とから成
る第２の整流平滑回路２１を介して第２の負荷としての
リモコン受信回路２２に接続されている。

【００１４】５次巻線１０はリモコン受信回路２２の電
圧を補償するためのものであり、この下端が４次巻線９
の上端に接続され、上端がダイオード２３とトランジス
タ２４を介してコンデンサ２０に接続されている。従っ
て、５次巻線１０は４次巻線９に直列に接続され、トラ
ンジスタ２４のオン期間に２つの巻線９、１０の和の電
圧がコンデンサ２０に供給される。

【００１５】トランジスタ６のオン期間を制御するため
の素子としてｐｎｐ型トランジスタ２５がトランジスタ
６のベース・エミッタ間に接続されている。この制御ト
ランジスタ２５はトランジスタ６のベース電流のバイパ
ス回路を形成する。

【００１６】制御トランジスタ２５の導通状態を制御す
るための制御素子としてホトトランジスタ２６が制御ト
ランジスタ２５のベースに接続されている。このホトト
ランジスタ２６にバイアス電圧を与えるために、ダイオ
ード２７とコンデンサ２８とから成る整流平滑回路が設
けられている。ダイオード２７のカソードは３次巻線に
接続され、アノードはコンデンサ２８を介して３次巻線
８の下端に接続されている。従って、コンデンサ２８は
トランジスタ６のオフ期間に３次巻線８に得られる電圧
で充電される。

【００１７】主出力電圧の変化に応じてホトトランジス
タ２６を制御するための電圧制御回路として、出力電圧
検出抵抗２９、３０と、基準電圧源３１と、誤差増幅器
３２と、発光ダイオード３３と、電流制限抵抗３４とが
設けられている。検出抵抗２９、３０は出力端子１４、
１５間に接続され、この電圧分割点が誤差増幅器３２の
一方の入力端子に接続されている。誤差増幅器３２はこ
の他方の入力端子に接続された基準電圧源３１の電圧と
検出電圧との差に対応した出力電圧を発生する。この実
施例では検出電圧が高くなると誤差増幅器３２の出力電
圧は逆に低くなる。なお、基準電圧源３１を独立に設け
る代りに、誤差増幅用トランジスタのベース・エミッタ
間電圧（しきい値）を基準電圧とすることができる。ホ
トトランジスタ２６に光結合されている発光ダイオード
３３のアノードは抵抗３４を介して第２の整流平滑回路
２１の出力端子に接続され、カソードは誤差増幅器３２
の出力端子に接続されている。

【００１８】出力端子１４、１５の出力電圧のレベルを
切り換えるための制御回路としてトランジスタ３５とダ
イオード３６と抵抗３７とが設けられている。トランジ
スタ３５のコレクタはダイオード３６を介して発光ダイ
オード３３のカソードに接続され、エミッタはグランド
に接続され、ベースはリモコン受信回路２２の待機信号
出力ライン２２ａに接続されている。トランジスタ３５
のコレクタは抵抗３７を介してトランジスタ２４のベー
スにも接続されている。リモコン受信回路２２はＴＶ受
像機の種々の操作を行うものであり、負荷１７のスイッ
チ１６のオン・オフ制御も行う。リモコン受信回路２２
がスイッチ１６をオフ制御している期間にライン２２ａ
に高レベルのリモコン待機信号が得られる。

【００１９】

【動作】直流電源１に含まれている電源スイッチ（図示
せず）をオンにすると、起動抵抗３８を介してトランジ
スタ６にベース電流が流れ、これがオンになる。これに
より、１次巻線５に電圧が加わり、３次巻線８に帰還電
圧が得られ、トランジスタ６が飽和動作するように十分
なベース電流が供給される。１次巻線５はインダクタン
スを有するので、トランジスタ６のコレクタ電流は時間
と共に増大するように流れる。その後、トランジスタ６
の飽和が維持できなくなると、これがオフに転換する。
第１及び第２の整流平滑回路１３、２１のダイオード１
１、１９はトランジスタ６のオフ期間にオンになり、オ
ン期間にトランス４に蓄積されたエネルギーを負荷側に
放出する。この放出が終了すると、再びトランジスタ６
がオンになる。

【００２０】スイッチ１６がオン状態の時には、リモコ
ン受信回路２２の出力ライン２２ａは低レベルであり、
トランジスタ３５、２４はオフ状態にある。従って、発
光ダイオード３３に基づく制御は一般的な定電圧制御と
同一であり、誤差増幅器３２の出力に対応した強さに発
光ダイオード３３が発光し、ホトトランジスタ２６及び
制御トランジスタ２５が発光ダイオード３３の光に対応
した導通状態となる。例えば、出力電圧が基準値よりも
高くなると、ホトトランジスタ２６の抵抗が小さくな
り、制御トランジスタ２５の電流が大きくなり、トラン
ジスタ６のベース電流が減少し、このオン時間幅が短く
なり、結局出力電圧が低下する。負荷１７の駆動時に
は、トランジスタ２４がオフであるので、４次巻線９の
電圧が整流平滑されてリモコン受信回路（第２の負荷）
２２に供給される。

【００２１】リモコン受信回路２２がスイッチ１６をオ
フ制御し、ライン２２ａに高レベル出力を発生すると、
トランジスタ３５及び２４がオンになる。トランジスタ
３５がオンになると、発光ダイオード３３のカソードが
ダイオード３６とトランジスタ３５を介してグランドに
接続され、誤差増幅器３２から実質的に無関係に発光す
る。即ち、発光ダイオード３３は飽和発光状態となり、
フィードバック制御が中断される。この結果、ホトトラ
ンジスタ２６も飽和動作状態となる。この時、制御トラ
ンジスタ２５のコレクタ・ベース間電圧及びホトトラン
ジスタ２６のコレクタ・エミッタ間電圧は共にほぼ一定
になるので、コンデンサ２８の電圧もほぼ一定になる。
ホトトランジスタ２６が飽和動作状態になると、制御ト
ランジスタ２５の電流も十分に大きくなり、制御トラン
ジスタ６のベース電流は極めて小さくなる。この結果、
トランジスタ６のオン開始時点から飽和に至までの時間
（オン期間）が低くなり、出力端子１４、１５間の電圧
が低下する。負荷１７が切り離された軽負荷時において
は出力電圧のフィードバック制御が中断され、コンデン
サ２８の電圧で固定バイアス制御されているので、安定
した動作状態が得られる。

【００２２】負荷１７のオフ時におけるリモコン受信回
路２２の電圧を負荷１７のオン時とほぼ同一に保つため
に、トランジスタ２４がオンになる。これにより、２つ
の巻線９、１０の出力電圧の和がコンデンサ２０に印加
される。

【００２３】図１の実施例は次の効果を有する。 （イ） リモコン待機時においてはホトトランジスタ２
６が飽和動作になり、フィードバック制御が中断される
ので、低い出力電圧状態を安定的に得ることができる。 （ロ） 出力端子１４、１５の電圧を低下させるための
切換は、電圧制御用発光ダイオード３３のカソードをト
ランジスタ３５を介してグランドに接続するのみの簡単
な構成で達成することができる。 （ハ） リモコン待機時には５次巻線１０の電圧が付加
されるので、リモコン受信回路２２の電圧をほぼ一定に
保つことができる。

【００２４】

【第２の実施例】次に図２に示す第２の実施例のスイッ
チング電源装置を説明する。但し、図２及び後で説明す
る図３、図４において図１と共通する部分には同一の符
号を付してその説明を省略する。図２においては定電圧
制御のための制御素子としてのホトトランジスタ２６に
並列に低電圧を得るための制御素子としてスイッチング
トランジスタ７０が接続され、このベースがリモコン受
信回路２２のリモコン待機信号ライン２２ａに接続され
ている。また図２の回路は図１のダイオード３６による
発光ダイオード３３の接続回路を具備していない。

【００２５】図２の回路でリモコン受信待機時になる
と、トランジスタ７０がオンになり、ホトトランジスタ
２６が短絡され、この両端電圧が零になり、定電圧制御
回路によるフィードバック制御が中断される。トランジ
スタ７０のオン状態は図１のホトトランジスタ２６の飽
和動作状態と実質的に同一であり、図１と同一の開ルー
プ制御になる。従って、ほぼ同一の作用効果が得られ
る。

【００２６】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。

【００２７】図１の回路に、図３に示すように抵抗Ｒ1
〜Ｒ11、コンデンサＣ1 〜Ｃ5 、ダイオードＤ1 〜Ｄ5
、トランジスタＱ1 〜Ｑ3 を付加することができる。
このように種々の回路を付加しても図３における、制御
トランジスタ２５、ホトトランジスタ２６、ダイオード
２７、コンデンサ２８は図１と実質的に同一に動作す
る。図３におけるコンデンサＣ2 はトランジスタ６の印
加電圧の波形を正弦波状にするものである。コンデンサ
Ｃ3 はトリガ状にベース電流を供給するために設けられ
ている。コンデンサＣ4 はトリガ後のベース電流供給源
として働く。

【００２８】図４に示すように、定電圧制御系と低電圧
出力制御系とを独立に設けてもよい。図４では、誤差増
幅器３２の出力端子と第２の整流平滑回路２１との間に
抵抗３４を介して発光ダイオード３３ａが接続されてい
る。この発光ダイオード３３ａは１次側の定電圧制御回
路７１の中のホトトランジスタ７２に光結合されてい
る。定電圧制御回路７１は制御トランジスタ２５を制御
する。

【００２９】ホトトランジスタ２６を電流制御のバイポ
ーラトランジスタ、ＦＥＴ等の制御素子に置き換えるこ
とができる。また、トランジスタ６をＦＥＴに置き換え
ることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、負荷の切り離しに同期
して出力電圧を下げる時に、フィードバック制御系によ
る電圧制御が禁止され、開ループ制御状態になるので、
安定した動作状態を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係わるＴＶのスイッチ
ング電源装置を示す回路図である。

【図２】第２の実施例のＴＶのスイッチング電源装置を
示す回路図である。

【図３】変形例のスイッチング電源装置の１次側を示す
回路図である。

【図４】変形例のスイッチング電源装置を示す回路図で
ある。

【符号の説明】

４ トランス ５ １次巻線 ６ トランジスタ ７ ２次巻線 ８ ３次巻線 ９ ４次巻線 １０ ５次巻線 １３ 第１の整流平滑回路 ３３ 発光ダイオード ３５ トランジスタ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源に接続されたトランスの１次巻
   線と、第１及び第２の主端子と制御端子とを有し、前記
   第１の端子が前記１次巻線を介して前記直流電源の一端
   に接続され、前記第２の端子が前記直流電源の他端に接
   続されたスイッチング素子と、前記トランスの２次巻線
   と、前記２次巻線に接続された出力整流平滑回路と、前
   記トランスの前記１次巻線及び前記２次巻線に電磁結合
   され且つ前記スイッチング素子の前記制御端子と前記第
   ２の主端子との間に接続された３次巻線と、前記制御端
   子と前記第２の主端子との間に接続された制御トランジ
   スタと、前記制御トランジスタのコレクタ・ベース間に
   順方向バイアスを与える電圧が得られるように前記３次
   巻線に整流ダイオードを介して並列に接続されたコンデ
   ンサと、前記制御トランジスタのベースと前記コンデン
   サとの間に接続された制御素子と、前記出力整流平滑回
   路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、基準電圧と前
   記電圧検出回路の検出電圧との差に対応する誤差出力を
   形成し、この誤差出力に基づいて前記制御素子を制御す
   る電圧制御回路と、前記出力整流平滑回路の出力電圧を
   低下させたい時に前記制御素子が前記電圧制御回路によ
   る制御時よりも低い一定のインピーダンス値になるよう
   に前記電圧制御回路又は前記制御素子を制御し且つ前記
   電圧制御回路によるフィードバック制御を中断させる制
   御回路とを備えていることを特徴とするスイッチング電
   源装置。
2. 【請求項２】 直流電源に接続されたトランスの１次巻
   線と、第１及び第２の主端子と制御素子とを有し、前記
   第１の端子が前記１次巻線を介して前記直流電源の一端
   に接続され、前記第２の端子が前記直流電源の他端に接
   続されたスイッチング素子と、前記トランスの２次巻線
   と、前記トランスの２次巻線に接続された出力整流平滑
   回路と、前記トランスの前記１次巻線及び前記２次巻線
   に電磁結合され且つ前記スイッチング素子の前記制御素
   子と前記第２の主端子との間に接続された３次巻線と、
   前記制御端子と前記第２の主端子との間に接続された制
   御トランジスタと、前記制御トランジスタのコレクタ・
   ベース間に順方向バイアスを与える電圧が得られるよう
   に前記３次巻線に整流ダイオードを介して並列に接続さ
   れたコンデンサと、前記制御トランジスタのベースと前
   記コンデンサとの間に接続された制御素子（７０）と、
   前記出力整流平滑回路の出力電圧が一定になるように前
   記制御トランジスタを制御する電圧制御回路と、前記出
   力整流平滑回路の出力電圧を低下させたい時に前記制御
   素子（７０）をオン制御することによって前記制御トラ
   ンジスタに流れる電流を増大させ且つ前記電圧制御回路
   によるフィードバック電圧制御を中断させる制御回路と
   を備えていることを特徴とするスイッチング電源装置。
3. 【請求項３】 前記電圧制御回路が前記制御トランジス
   タ（２５）のベースと前記コンデンサ（２８）との間に
   接続され且つ出力電圧の変化に応答する可変インピーダ
   ンス素子（２６）を含んでいることを特徴とする請求項
   ２記載のスイッチング電源装置。
4. 【請求項４】 直流電源に接続されたトランスの１次巻
   線と、第１及び第２の主端子と制御端子とを有し、前記
   第１の端子が前記１次巻線を介して前記直流電源の一端
   に接続され、前記第２の端子が前記直流電源の他端に接
   続されたスイッチング素子と、前記トランスの２次巻線
   と、前記トランスの２次巻線に接続された第１の出力整
   流平滑回路と、前記トランスの前記１次巻線及び前記２
   次巻線に電磁結合され且つ前記スイッチング素子の前記
   制御端子と前記第２の主端子との間に接続された３次巻
   線と、前記制御端子と前記第２の主端子との間に接続さ
   れた制御トランジスタと、前記制御トランジスタのコレ
   クタ・ベース間に順方向バイアスを与える充電電圧が得
   られるように前記３次巻線に整流ダイオードを介して並
   列に接続されたコンデンサと、前記制御トランジスタの
   ベースと前記コンデンサとの間に接続された制御素子
   と、前記第１の出力整流平滑回路の出力電圧が一定にな
   るように前記制御トランジスタを直接又は間接に制御す
   る電圧制御回路と、前記トランスの４次巻線及び５次巻
   線と、前記４次巻線に接続された第２の出力整流平滑回
   路と、前記第１の出力整流平滑回路に第１の負荷を接続
   しないで前記第２の出力整流平滑回路には第２の負荷を
   接続する場合に、前記第１の出力整流平滑回路の出力電
   圧が低下するように前記電圧制御回路又は前記制御素子
   を制御し、且つ前記５次巻線の電圧に前記４次巻線の整
   流を加算して前記第２の負荷に供給する電圧切換回路と
   を備えていることを特徴とするスイッチング電源装置。